Биохимический процесс брожения и получения пива

Биохимический процесс брожения и получения пива

pivovarenie.pngВведение

Пиво - слабоалкогольный, игристый, освежающий напиток с характерным хмелевым ароматом и горьковатым вкусом, который пользуется постоянным спросом у населения.

В настоящее время пивоварение относится к одной из наиболее динамично развивающихся отраслей, в которой насчитывается порядка 750 предприятий, 324 из них являются крупными и средними и обеспечивают 90 % общего объема производства. Объем выпуска пива ежегодно увеличивается.

История пивоварения

Пивоварение является одним из древнейших производств. Полагают, что этот напиток умели варить шумеры еще  7 тысяч лет до нашей эры и приносили его в дар богине плодородия. Позднее в Вавилоне в законодательных актах были регламентированы технология и продажа пива, а также меры наказания за нарушения в этой области. Дальнейший расцвет пивоварение получило в Древнем Египте, где пиво, по свидетельствам археологических находок, являлось одной из основных составляющих рациона древних египтян. Дневная норма строителя пирамид состояла из трех буханок хлеба, трех жбанов пива и нескольких пучков чеснока и лука.

Из Египта умение варить пиво распространилось на африканские страны, Грецию, Кавказ, юг Европы, а в дальнейшем - и по всей Европе. Как подсчитал римский консул и ученый Плиний Младший (62-113 гг.), к I веку нашей эры в Европе изобрели уже около 200 сортов пива.

Древнее пиво готовили из солода с добавлением различных трав и пряностей: полыни, вереска, ягод лавра, шафрана, багульника и др. Позднее пиво стали ароматизировать хмелем. Впервые упоминание о хмеле как добавке к пиву встречается в исторических документах VI-VII веков. Дикорастущий хмель распространен по всей зоне умеренного климата, поэтому добавлять его в пиво могли многие народы. Существует предположение, что хмель в пивоварении впервые стали использовать восточные финны. Предполагают также, что впервые производство охмеленного напитка - прототипа современного пива - возникло в  Сибири и юго-восточной части России.

В Древней Руси пивоварение получило довольно широкое распространение в IX веке. Во время археологических раскопок на месте Древнего Новгорода были найдены берестяные грамоты, содержащие указания о способах приготовления пива. Как свидетельствуют исторические документы, в Новгороде в то время процветало пивоварение и была большая группа ремесленников - солодовников, хмелевиков, пивоваров, медовиков.

Со временем на Руси появляется все больше пивоварен. Подъем пивоварения относится к правлению Петра I, когда в Петербург из-за границы были выписаны солодовщики и пивовары. Промышленное же производство пива в России стало зарождаться в середине XIX века, когда были построены крупные заводы в Москве, Петербурге, Киеве, Харькове. Этому способствовали достижения биохимии, микробиологии, изобретение паровой и холодильной машин.


Сырьё

Для приготовления пива требуется четыре вида сырья: ячмень, хмель, вода и дрожжи. Качество этого сырья оказывает огромное влияние на качество изготавливаемой продукции. Знание свойств сырья, его влияния на способ приготовления и на конечную продукцию является основой для подготовки и переработки сырья. Благодаря знаниям свойств сырья можно сознательно управлять технологическим процессом.

Основное сырьё для приготовление пива - ячмень. Его применение основана на том, что в нем содержится много крахмала и что даже после обмола и переработки в солод в ячмене содержаться оболочка зерна (мякинные оболочки), которые способны формировать фильтрующий слой, необходимый в последующем процессе производства. Перед использование для варки пива ячмень должен быть переработан в солод.

Зачастую используются также несоложенные зерновые – кукуруза, рис, сорго, ячмень, пшеница или приготовленные из них продукты – несоложенные зернопродукты.

Хмель придает пиву горьковатый вкус и влияет на его аромат. От качества хмеля существенно зависит качество пива.

В процентном отношении наибольший объем среди всех видов сырья занимает вода, которая, участвуя во многих процессах приготовления пива, влияет на его характер и качество. Кроме того, вода непосредственно участвует во многих процессах солодоращения и пивоварения.

Спиртовое брожение при приготовлении пива вызывается жизнедеятельности дрожжей, которые в силу этого необходимы. Одновременно дрожжи оказывают влияние на качество пива через побочные продукты брожения.

 

Производство пива

Для превращения сусла в пиво сахар, содержащийся в сусле, должен быть сброжен ферментами дрожжей в этанол и углекислоту.

При этом побочные продукты брожения, которые существенно влияют на вкус, запах и другие потребительские свойства пива. Образование и частичное расщепление этих побочных продуктов тесно связан с обменом веществ дрожжей и может рассматриваться только вместе с ним.

Метаболизм дрожжей

Знание о метаболитзме (обмене веществ) дрожжей имеют для пивовара фундаментальное значение, так как они позволяют решающим образом влиять на качество пива. При этом особый интерес представляют:

·Сбраживание сахара и метаболизм углеводов;

·Метаболизм азотистых веществ;

·Метаболизм жиров;

·Метаболизм минеральных веществ.

Сбраживание сахаров

Дрожжи-единственный живой организм, способный и готовый при нехватке воздуха заменить энергетически более выгодное дыхание и брожение

Спиртовое брожение как анаэробный гликолиз

Как и все другие организмы (растения и животные), дрожжевая клетка для осуществления всех энергозависимых процессов нуждается в энергии. Это относится прежде всего к таким процессам, как

·Образование нового клеточного вещества;

·Прием и ассимиляция веществ из окружающей среды;

·Расщепление и удаление ненужных и вредных соединений;

·Транспортировка веществ внутри клетки.

Все живые организмы получают энергию благодаря дыханию. Дыхание начинается с расщепления глюкозы – этот процесс происходит в цитоплазме (цитозоле) и называется гликолиз. При этом после нескольких сложных промежуточных реакций возникает пируват (пировиноградная кислота), которой затем превращается в этанол (спирт) и СО2.

Схема спиртового брожения по Эмбдену-Мейергофу-Парнасу

Схема спиртового брожения по Эмбдену-Мейергофу-Парнасу.png

Возможность сбраживания пируват имеют только дрожжи, однако при наличии кислорода брожение сильно замедляется или совсем прекращается (эффект Пастера). С другой стороны, если концентрация сахара в среде превышает 0,1 г/л, то замедляется работа дыхательного ферментного комплекса и вместе с дыхание происходит брожение ( эффект Кребри).

Суммарно процесс спиртового брожения выражается следующим уравнением Гей – Люссака:

С6Н12О6→2 – С2Н5ОН + 2 – СО2

∆G= - 230 кДж

Если количественно подсчитать возникающие продукты с учетом их атомных масс, то получится следующее отношение:

С6Н12О6→2 – С2Н5ОН + 2 – СО2

                      С:    72                  48              24

                     Н:    12                  12                -

                    О:    96                  92               64

                             180                 92                 88       

Из одного моля глюкозы (180Г) при  спиртовом брожении возникает 92 г спирта и 88 г СО2. Это означает, что сахар по массе практически в равной степени разделяется на спирт и СО2 . при этом объемная доля углекислоты по сравнению со спиртом несравнимо больше, так как газы обладают существенно меньшей плотностью.

Метаболизм азотистых веществ

Дрожжевая клетка на 35-60% (в пересчете на сухое вещество) состоит из белков, поэтому для строительства нового клеточного вещества ей необходим азот, который представлен в сусле (прежде всего в виде аминокислот) дрожжи усваивают только низкомолекулярные аминокислоты с количеством углеродных атомов не более 4, причем эти аминокислоты потребляются дрожжами в определенной последовательности, на которую пивовар, конечно, не может оказывать влияние. Особое значение для дрожжей имеет NH2-группа – аминогруппа, которая отщепляется и используется для строительства клеточных белков. При этом из аминокислоты после дезаминирования (отщепление и перемещения аминогруппы), декарбоксидирования (удаления СО2) и восстановления (удаление кислорода) возникает высший спирт, который выделяет во внешнюю среду (механизм Эрлиха) как побочный продукт брожения. 

Метаболизм жиров

Жиры возникают из протеинов и фосфора в форме фосфолипидов клеточных мембран, расположенных вокруг клетки и вокруг органелл внутри клетки Дрожжи во время брожения в 4-6 раз увеличивают свою массу – должно быть синтезировано соответствующее количество липидов, при этом для синтеза липидов необходим кислород.

Дрожжи усваивают жировые кислоты из сусла, хотя могут их синтезировать самостоятельно. Синтез начинается с пирувата (пировиноградной кислоты) посредством активации уксусной кислоты. Дрожжи также в состоянии образовывать и насыщенные жирные кислоты, имеющие большое влияние на гибкость клеточной мембраны; для этого синтеза также необходим кислород. Если у дрожжевой клетки слишком мало длинноцепочечных ненасыщенных кислот, то способность клеточной мембраны пропускать вещества из окружающей среды сильно уменьшается, а потребление аминокислот может вообще прекратиться.

Метаболизм азотистых веществ преобладает над метаболизмом жиров, который имеет место только тогда, когда источники азота для синтеза белков уже исчерпаны.

Метаболизм минеральных веществ

Что касается минеральных веществ, то дрожжи в первую очередь нуждаются в фосфоре и сере, а также в незначительном количестве некоторых ионов металлов.

Фосфор поступает из солода в форме фосфатов и всегда присутствует в хорошо растворенном солоде в достаточном количестве.

Фосфор необходим для: создания двойной фосфолипидной мембраны вокруг клетки; поддержания буферности, препятствующей сдвигу рН.

 Нехватка фосфора проявляется в: плохом брожении; отсутствии роста дрожжевой клетки.

Сера усваивается дрожжами из неорганических сульфатов, из серосодержащих аминокислот (метионин, цистеин) и в виде SО2, участвует в метаболизме клеточных аминокислот. Когда рост клетки прекращается, образующийся SО2 выделяется во внешнюю среду. Синтез SО2 завершается только с остановкой обмена веществ.

Натрий активирует ферменты и одновременно играет существенную роль для транспортировки веществ через клеточную стенку.

Магний имеет решающие значение для реакций с фосфором, прежде всего при брожении. Эту функцию не могут выполнять никакие другие ионы, кроме магния.

Кальций замедляет дегенерацию дрожжей и способствует хлопьеобразованию. недостаток кальция может компенсироваться магнием и марганцем

Железо и марганец являются важнейшими микроэлементами, необходимыми для дыхания и почкования.

Цинк оказывает влияние на синтез белка и для брожения имеет огромное значение. Недостаток цинка приводит к вялому брожению; потребность в нем лежит в пределах 0,1-0,15 мг/л сусла. Цинк является тем микроэлементом, в котором чаще всего испытывают недостаток дрожжи, так как большая часть цинка остается в дробине.

 

Образование и расщепление побочных продуктов брожения

Во время брожения дрожжи выделяют в пиво целый ряд продуктов метаболизма, которые претерпевают количественные и качественные изменения, частично реагируя друг с другом.

Побочные продукты брожения имеют решающие значение для качество готового пива, поэтому их образование и расщепление нужно рассматривать вместе с метаболизмом дрожжей. Вместе с тем оценивать эти продукты следует также с позиции пивовара, который с помощью известных технологических приемов должен пытаться поддержать их концентрацию в оптимальных пределах.

С этой точки зрения я рассмотрю по отдельности образование и ращипление:

·         Диацетила

·         Высших спиртов

·         Эфиров

·         Альдегидов

·         Сернистых соединений

Различают вещества формирующие букет молодого пива (диацетил, альдегида, сернистые соединения). Они придают пиву нечистый, зеленый, незрелый вкус и запах и при повышенной концентрации отрицательно влияют на качество пива. Эти вещества в ходе брожения и созревания могут быть удалены из пива биохимическим путем, в чем и состоит цель созревания пива. Вещества, формирующие букет готового пива (высшие спирты, эфиры). Они в значительной мере определяют аромат пива; их наличие в определенной концентрации является предпосылкой для получения качественного пива. Эти вещества, в отличие от первой группы, не могут быть удалены из пива технологическим путем

Изменение концентрации побочных продуктов в ходе брожения и созревания.png

Изменение концентрации побочных продуктов в ходе брожения и созревания: а-вещества, формирующие букет готового пива; б- вещества формирующие букет молодого пива

 

Диацетил (вицинальные дикетоны)

Диацетил – важнейший фактор для образования букета молодого пива. При превышении порогового значения он придает пиву нечистый вкус – от сладкого до приторного, а в очень больших концентрациях обладает ароматом масла. Аналогичные ощущения вызывает и пентадион, который обладает, правда, существенно большим пороговым значением вкуса. Эти вещества называются вицинальными дикетонами, так как обладают расположенными рядом кетогруппами:

Расщепление вицинальных дикетонов.png

Расщепление вицинальных дикетонов протекает параллельно другим процессам созревания и считается сегодня главным критерием созревания.

Формирование и расщепление вицинальных дикетонов протекает в три стадии.

Стадия 1: образование предшественников

В процессе метаболизма дрожжей образуются всего лишь предшественники вицинальных дикетонов. Эти предшественники не обладают вкусом или запахом и не образуются в пиве. Ацетогидроксикислоты возникают при синтезе аминокислот, который начинается с пировиноградной кислоты (пирувата), промежуточного продукта гликолиза и выделяются дрожжами в бродящий субстрат. Их образование зависит от следующих факторов:

·                                                                            Штамма дрожжей; момент возникновения и количество возникших кислот являются специфическим признаком штамма дрожжей;

·                                                                            Норма внесения дрожжей; повышенная норма внесения дрожжей приводит к усиленному образованию ацетогидрокислот, но способствует быстрому и интенсивному расщеплению диацетила;

·                                                                            Кислород; кислород приводит к повышеному образованию дрожжами ацетогидроксикислот.

Однако влияние этих факторов проявляется не настолько сильно, чтобы при помощи целенаправленных технологических приемов можно было эффективно влиять на содержание ацетогидроксикислот.

Стадия 2: превращение предшественников

Посредством окислительного декарбоксилирования из ацетогидроксикислот возникают вициальные дикетоны диацетил и пентандион. Во внешней среде этот процесс протекает относительно легко и независимо от дрожжевой клетки. Его ускоряют:

·              Пониженные значения рН: при рН 4,2 – 4,4 проходит быстрое превращение ацетогидроксикислот в вицинальные дикетоны; с повышением рН скорость падает;

·              Повышенные температуры; при повышенной температуре превращение совершается ещё быстрее;

·              Доступ кислорода; попадание кислорода в пиво приводит к ускоренному образованию вицинальных дикетонов из их предшественников.

Стадия 3: восстановление дикетонов

Дрожжевые клетки расщепляют диацетил и пентадион; отрицательное влияние этих веществ на вкус пива уменьшается. Расщепление происходит через восстановление по следующей схеме:

диацетил→ацетоин→бутандиол

Бутандиол имеет очень высокое пороговое значение вкуса и в пиве не ощущается.

Альдегиды (карбонилы)

Важнейшим альдегидом является ацетальдегид, который возникает как промежуточный продукт при спиртовом брожении. Ацетальдегид выделяется дрожжами в пиво в первые три дня брожения и вызывает «зеленый» вкус молодого пива, имеющий привкус подвала» или «поземелья».

В ходе дальнейшего брожения ацетальдегид расщепляется м вкус молодого пива исчезает.

В молодом пиве содержание альдегида составляет от 20 до 40 мг/л. В готовом пиве это знаечение падает ниже 8-10 мг/л

Концентрация ацетальдегида возрастает:

·              При интенсивном брожении;

·              При росте температуры во время брожения;

·              При повышенной норме внесения дрожжей;

·              При увеличении давления в фазе главного брожения;

·              При слишком низкой аэрации сусла;

·              При инфицировании сусла.

Расщеплению образовавшегося альдегида способствуют: все приемы, ведущие к интенсивному дображиванию и созреванию; теплое созревание; достаточное аэрация сусла4 повышенная концентрация дрожжей в фазе созревания.

Высшие спирты

В отличи от вицинальных дикетонов и альдегидов, котрые относятся к веществам-букетообразователям молодого пива, комплектами вкуса и аромата готового пива являются высшие спирты или «сивушные масла»

Существует несколько путей возникновения высших спиртов:

·         Дрожжи перестраивают аминокислоты сусла в высшие спирты через дезаминирование, декарбоксилирование и восстановление;

·         Образование высших спиртов может происходить через гидрокислоты или кетокислоты;

·         Высшие спирты возникают также из сахара через ацетат.

80% высших спиртов возникает во время главного брожения; в фазе дображивания происходит лишь незначительное увеличение концентрации. Возникшие высшие спирты не могут быть удалены из пива посредством каких-либо технологических приемов, поэтому их содержание могут регулировать только на этапе брожения.

Факторы влияющие на образование в пиве высших спиртов.

Образование высших спиртов возрастает:  при увеличении температуры брожения; при перемешивании молодого пива (например мешалкой или насосом); при пониженной концентрации аминокислот в сусле; при интенсивной аэрации сусла; при многократном доливе сусла; при температуре внесения дрожжей выше 80 С; при начальной экстрактивности сусла более 13%.

Образование высших спиртов понижается: при повышенной норме внесения дрожжей; при низких температурах начального сусла; при более холодном ведении брожения; при исключении попадания кислорода в пиво уже после внесения дрожжей; при достаточно высоком количестве аминокислот в начальном сусле.

Эфиры

Эфиры являются важнейшими букетообразователями во многом определяют аромат пива.

При повышенной концентрации они могут придавать пиву неприятно горький, фруктовый вкус.

Эфиры образуются во время брожения благодаря этерификации жирных кислот и высших спиртов (в незначительной степени). Концентрация эфиров возрастает главным образом в фазе главного брожения. Увеличение концентрации в фазе созревания зависит от ведения дображивания; при длительном дображивании может произойти удвоение количества эфиров.

В пиве было выявлено содержание около 60 различных эфиров, их которых большое влияние на вкус и аромат пива имеют только шесть:

·         Этилацетат;

·         Изоамилацетат;

·         Изобутилацетат;

·         β-фенилацетат;

·         Этилкапроат;

·         Этилкаприлат.

Содержание эфиров зависит от сорта пива и экрактивности сусла.

Между образование эфиров и обеспечением дрожжей кислородом существует тесная взаимосвязь, так как кислород, помимо влияния на дыхание и брожение, оказывает влияние на синтез жиров: пока образуются жирные кислоты, синтез эфиров не происходит. Таким образом, образование эфиров является сложным процессом, на который нелегко повлиять.

На образование эфиров оказывают влияние следующие факторы:

Образованию способствует: увеличение экстрактивности сусла свыше 13%; увеличение конечной степени сбраживания и степени сбраживания готового пива; усиленная аэрация сусла; высокие температуры брожения; активное перемешивание пива во время брожения и созревания.

Образование эфиров уменьшается: при низкой экстрактивности сусла; при низкой степени сбраживания; при слабой аэрации сусла; при низких температурах брожения; при возрастающем давлении во время брожения.

Сернистые соединения

При метаболизме дрожжей возникают такие летучие соединения, как Н2S меркаптаны и другие вещества, уже в очень малых концентрациях обладающие интенсивным вкусом и запахом.

При брожении из серосодержащих аминокислот возникает сероводород. Также могут привести к повышенному содержанию Н2S в сусле недостаток или потере ростовых веществ в дрожжах.

Сероводород летуч и частично удаляется во время брожения и созревания с поднимающимися пузырьками углекислоты.

Химическое и биохимическое превращение Н2S в пиве необходимо рассматривать как важнейший фактор брожения и созревания пива.

Меркаптаны являются тиоспиртами – соединениями, в которых Он-группа спирта заменяется SН-группой. Эти вещества могут ухудшать аромат пива в наибольшей степени и именно они несут ответственность за возникновение так называемого «засвеченного» привкуса.

Содержание меркаптантов возрастает до степени сбраживания 60-70%, а затем снова падает. При доступе кислорода меркаптаны окисляются в органолептически менее вредные дисульфиды.

Химический состав пива

Вода составляет большую (порядка 91-92%), но не важнейшую часть пива, и очень скоро потребитель это замечает.

Важнейшим компонентом пива является спирт, и его доля составляет около 5% об. Данные о содержание спирта приводятся обычно в объемных процентах (% об.) и в массовых процентах (%масс.). значение их существенно отличаются, так как при смешивании с водой спирт «прячется в ней».

Алкоголь содержится в пиве не только в виде этилового спирта. Он всегда присутствует совместно с другими высшими алифатическими спиртами, которые образуются благодаря обмену веществ дрожжей при брожении. В пиве содержаться следующие высшие спирты: n-пропанол – 9,8 мг/л; изобутанол – 9,6 мг/л; амиловые спирты – 60,1 мг/л; 2-фенилэтанол – 19,8 мг/л.

Эти спирты образуются дрожжами, причем они отнимают аминогруппы у аминокислот, содержащихся в сусле, и замещают их группой – ОН спиртов. При этом очень важную роль играет избыток или недостаток тех или иных аминокислот. Если, например, отсутствует валин, то образуется больше изобутанола, если отсутствует лейцин, то образуется больше 3-метилбутанола и т.д.   

Важное значение в составе экстракта имеют белковые вещества: общий азот в пиве 600-1100 мг/л; коагулируемый азот 18-20 мг/л; азот, осаждаемы MgSO4 130-160 мг/л; α-аминный азот 80-120 мг/л; формольный азот 160-210 мг/л.

Эти белковые вещества на в80-85% поступают из солода и на 10-15% - из дрожжей.

Глицерин содержится в светлом пиве в количестве 500-1600 мг/л; он получается как побочный продукт при спиртовом брожении и участвует в формирование полноты и округленности вкуса пива.

На качество пива влияют также минеральные вещества, которые поступают в пиво большей частью из солода:

Содержащиеся в пиве фенольные соединения, особенно антоцианогены, действуют прежде всего как низкомолекулярные вещества. Они обладают бактерицидным действием, стимулируют сердечную деятельность, предупреждают спазмы в желудке, участвуют в ресорбции железа и магния, обладают сильной редуцирующей способностью и препятствуют окислительным процессам в организме.

Содержание углекислого газа колеблется обычно от 0,35 до 0,40, самое большое до 0,45 мас. %. Углекислый газ является характерным и с точки зрения качества очень важным компонентом пива. Пиво, правильно насыщенное углекислым газом, имеет свежий вкус и является освежающим напитком.

Также в пиве содержатся  ценные витамины, прежде всего группы В (В1, В2) и много витамина РР.

Органолептические показатели пива

Согласно ГОСТу 30060-93 к органолептическим показателям относят: прозрачность, вкус, хмелевую горечь, аромат и пенообразование. Эти показатели индивидуальны для каждого сорта пива и являются критерием оценки его потребительских свойств. Все органолептические показатели качества пива определяются в процессе дегустации.

По органолептическим показателям пиво должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.

Таблица 2

Органолептические показатели качества пива


Наименование показателя

Тип пива

Светлое

Полутемное

Темное

Прозрачность

Прозрачная жидкость без осадка и посторонних включений

Аромат и вкус

 

Чистый вкус и аромат сброженного солодового напитка с хмелевой горечью и хмелевым ароматом без посторонних запахов и привкусов

Соответствующие типу пива

 

Солодовый вкус с привкусом карамельного солода, соответствующий типу пива

Полный солодовый вкус с выраженным привкусом карамельного или жженого солода, соответствующий типу пива

В пиве с экстрактивностью начального сусла 15% и выше - винный привкус


Следовательно, пиво должно быть без осадков, без посторонних запахов и вкусов.

Прозрачность

По прозрачности современные потребители часто оценивают общее качество пива.

Светлое пиво должно иметь хорошую прозрачность и «искру», которая определяется по блеску при просматривании через стекло стакана, в котором резко преломляется свет. Блеск должен быть янтарный без посторонних оттенков, главным образом серого. По сильному блеску потребители часто судят о чистоте и совершенстве продукта. Существует мнение, что пиво «пьют глазами», поэтому перед розливом его всегда фильтруют, чтобы оно было с блеском. Однако при слишком резкой фильтрации пиво утрачивает некоторые вкусовые и пенообразующие вещества.

Аромат

Аромат пиву придают ароматические вещества: хмелевое эфирное масло, побочные продукты брожения, сернистые соединения. Светлые сорта отличаются хмелевым ароматом, а темные - солодовым. Аромат от побочных продуктов брожения должен быть гармоничным. Избыточное содержание эфиров дает фруктовый, парфюмерный, банановый аромат. Пиво с высоким содержанием ацетальдегида имеет аромат зеленых яблок. Чаще всего такой запах присущ недостаточно выдержанному пиву и пиву, инфицированному дикими дрожжами. Сенный запах появляется в пиве при хранении солода в неблагоприятных условиях. В пиве короткого брожения может наблюдаться аромат охмеленного сусла. Причиной появления в готовом напитке карамельного аромата является разложение сахаров при кипячении сусла с хмелем, а также пригорание заторной массы и сусла. Лекарственный запах обусловлен наличием в пиве остатков дезинфицирующих веществ, а также применением на затирание хлорированной воды. Запах молочной сыворотки появляется при инфицировании пива лактобациллами или педикокками, а также при высокой концентрации в пиве диацетила. Запах  вареных овощей - признак высокого содержания в напитке диметилсульфида. Запах мыла и жира появляется при использовании окислившегося белкового отстоя или старого хмеля. Под воздействием света в пиве появляется засвеченный запах. Старому пиву присущ бумажный, картонный, смородиновый, пастеризованный запах.

 Вкус

Вкус является ощущением раздражения вкусовых рецепторов полости рта растворенными в жидкости химическими веществами. Основные вкусовые ощущения - соленое, кислое, сладкое, горькое. Соленое и сладкое воспринимается языком, кислое и горькое - нёбом.

Возбудителями соленого вкуса являются соли. Чисто соленым вкусом обладает лишь NaCl, а остальные соли имеют горьковатый привкус. Соленый вкус в пиве не проявляется.

Кислый вкус дают растворы кислот. Ощущение кислоты связано с концентрацией водородных ионов. При одинаковом значении рН растворы органических кислот более кислые, чем минеральных. По способности вызывать кислый вкус органические кислоты делятся на сильные (яблочная, щавелевая, муравьиная, винная, молочная) и слабые (уксусная, масляная). Кислый вкус пива зависит от его рН. Повышение ощущения кислого вкуса связано с присутствием в пиве продуктов жизнедеятельности молочнокислых или уксуснокислых бактерий.

Возбудители сладкого вкуса - сахара, многоатомные спирты, α-амино-кислоты, амиды. Сладость пиву придают несброженные сахара и декстрины.

Химическая природа возбудителей горького вкуса разнообразна: соли, некоторые глюкозиды, алкалоиды. Горечь ощущается при более низких концентрациях, чем у остальных вкусов, и ощущение горечи более продолжительно. Горечь пиву придают горькие вещества хмеля, дубильные компоненты сырья, а также сульфаты магния воды.

Пиво должно обладать хмелевым и солодовым вкусом. Такой вкус называют чистым. Вкус пива должен быть полным. Полноту вкуса создают декстрины, меланоидины, азотистые вещества, горькие вещества хмеля, этиловый спирт, высшие спирты, эфиры. Освежающий вкус пиву придает диоксид углерода.

К основным вкусовым недостаткам пива относится грубая горечь. Она вызывается чрезмерной дозой хмеля, использованием недоброкачественного хмеля, плохим осветлением сусла, неудовлетворительным физиологическим состоянием дрожжей и высокой их концентрацией при дображивании, использованием недорастворенного солода.

Дрожжевой привкус появляется в пиве при автолизе дрожжей. Кислый вкус связан с инфицированием пива молочнокислыми и уксуснокислыми бактериями. Аптечный вкус свидетельствует о некачественном ополаскивании оборудования после дезинфекции. От соприкосновения пива с металлом появляется металлический привкус. Посторонние привкусы можно удалить обработкой пива активированным углем.

Физико-химические показатели в пиве

Согласно ГОСТу 51174-98 к физико-химическим показателям относят: экстрактивность начального сусла, объемную долю спирта, кислотность, цвет, массовую долю двуокиси углерода, пенообразование, стойкость, энергетическую ценность продукта. Эти показатели индивидуальны для каждого сорта пива и являются критерием оценки его потребительских свойств. По физико-химическим показателям светлое пиво должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 3.

Таблица 3.

Физико-химические показатели светлого пива


 

Наименование показателя

Экстрактивность начального сусла, %

 

 

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

Объемная доля спирта, %, не менее

2,8

3,2

3,6

4,0

4,5

4,7

4,8

5,4

5,8

6,2

6,6

7,1

7,9

8,2

8,6

9,4

Кислотность, к. ед.

1,0-2,5

1,5-2,6

1,9-3,2

2,4-3,6

3,0-4,5

3,0-5,0

Цвет, ц. ед.

0,4-1,5

Массовая доля двуокиси углерода, %, не менее

0,33

Пенообразование:

 

высота пены, мм, не менее

30

пеностойкость, мин, не менее

2

Стойкость, сут, не менее:

 

непастеризованное

8

непастеризованное обеспложенное

30

пастеризованное

 

30

Энергетическая ценность, ккал в 100 г пива

 

30

34

38

42

46

50

54

58

62

66

70

74

78

80

82

85

Углеводы, в 100 г пива, не более

 

3,5

3,8

4,2

4,6

4,7

5,3

5,8

6,2

6,6

6,9

7,3

7,5

7,6

7,8

8,0

8,3

Примечания

1 Показатели "Энергетическая ценность" и "Углеводы" - информационные.

2 Массовую долю двуокиси углерода определяют в пиве, разлитом в бутылки и банки.


 

 

Экстрактивность начального сусла

Химический состав экстракта охмеленного сусла зависит от исходного сырья и технологического процесса его переработки. Так как показатели качества пива зависят от экстракта, то пиво должно иметь состав, отвечающий отдельным его сортам. Количество и качество экстракта, получаемого при переработке одного и того же вида сырья, можно регулировать в определенных пределах путем изменения условий затирания. На качество экстракта наиболее влияет температура и продолжительность ее действия, затем концентрации и рН затора.

Определение экстрактивности начального сусла должно предоставить сведения о содержащихся в пиве веществах. Из имевшихся первоначально компонентов сусла в пиве остается только часть, поскольку при брожении некоторые из них исчезают. Поэтому определение экстрактивности начального сусла в готовом пиве представляет собой определенную сложность. Экстрактивность начального сусла – это массовая доля сухих веществ в охмеленном сусле.  

 Объемная доля спирта

Объёмная доля спирта - это мера содержания спирта в алкогольном напитке. Спирт понижает плотность в пиве.

Российские стандарты требуют от производителя, чтобы объемная доля спирта была не ниже заявленной, поэтому "для гарантии" градус в российском пиве всегда выше, чем на этикетке.

Цвет

Цвет пива является отличительным признаком отдельных типов пива (светлого и темного). Кроме того, почти каждый сорт пива в зависимости от типа имеет свой особый оттенок. Разницу в цвете каждого типа пива определяет состав солодовой засыпи. Однако при производстве светлого пива одного типа даже при использовании солода одного цвета нельзя получить пиво одной цветовой интенсивности и одинакового оттенка. Самое большое влияние на цвет и оттенок оказывают пивоваренная вода, процесс затирания, кипячение заторов и варка с хмелем. Эти процессы повышают цвет сусла по сравнению с цветом лабораторного сусла. Наоборот, при брожении цвет всегда снижается; в свою очередь это снижение не всегда одинаково и зависит от использованной культуры пивных дрожжей. Из этого вытекает, что на результирующий цвет пива влияет весь технологический процесс. Окислительные процессы тоже очень существенны. Важно, чтобы цвет одного сорта пива не слишком колебался. Значительные отклонения от стандартного цвета и нечистые цветовые оттенки встречаются главным образом у светлого пива.

Массовая доля двуокиси углерода

 Достаточное количество углекислого газа в пиве имеет большое значение, он благотворно действует на вкусовые свойства и резкость пива. Пиво, недостаточно насыщенное углекислотой, имеет плохой, выдохшийся вкус.

 Диоксид углерода служит также для пенообразования, пеностойкости и биологической стабильности пива. Он подавляет развитие чужеродных микроорганизмов и является наряду со спиртом и горькими веществами хмеля естественным консервантом пива. Кроме того, высокое содержание CO2 косвенно способствует улучшению физико-химической стабильность пива благодаря уменьшению захвата воздуха при розливе.

Физико-химическое связывание углекислого газа носит адсорбционный характер и зависит от химического состава и физических свойств пива. Тонко рассеянные в пиве коллоиды, такие, как декстрины, белки, пектиновые вещества и хмелевые смолы, имеют ненормально большую общую поверхность и поэтому высокую сорбционную способность. Следовательно, общий объем связанного таким образом углекислого газа зависит от размера поверхностной площади этих веществ и тем самым от их общего содержания в пиве.

Пена и пеностойкость (Пенообразование)

Свидетельством высокого качества пива является хорошее пенообразование и стойкость пены. С ними, как правило, связаны и другие положительные свойства — гармоничность вкуса и игристость пива. Пенообразование происходит при реализации пива в розлив в результате образования большого числа пузырьков CO2 и захваченного воздуха. 

К веществам, положительно влияющим на качество пены, относятся прежде всего поверхностно-активные вещества в эластичной пленке пузырьков газа. К ним принадлежат высокомолекулярные продукты расщепления белков. Важна также гидрофобность этих высокомолекулярных белковых соединений. Положительно влиять на качество пены могут и низкомолекуряпые соединения, однако они могут вытеснять из слоя пены высокомолекулярные группы, в связи с чем важна доля высокомолекулярных соединений относительно низкомолекулярных — в частности, доля высокомолекулярного азота, осаждаемого с MgSO4, отражает общее содержание азота (> 20 %). Гликопротеиды придают поверхностно-активным пленочным образованиям (белковым) высокую вязкость, повышающую стабильность пены.

Общий кислород

К важнейшим видам контроля при производстве пива относится наблюдение за содержанием кислорода. Его высокое содержание чрезвычайно негативно влияет на качество пива и стойкость аромата и вкуса. Измерение содержание кислорода осуществляют электрохимическим способом. Кислород при определенном (поляризационном) напряжении восстанавливается на катоде измерительного элктрода. Возникающую при этом силу тока измеряют; она прямо порпорциональна парциальному давлению кислорода, а значит и его содержанию.

Общее содержание кислорода в пиве (включая растворенный кислород и кислород воздуха в пространстве горлышка бутылки) не должно превышать 0,35 мг/л, а для пива Export — еще ниже. При содержании кислорода около 1,0 мг/л начинается быстрая порча пива.

Определение величины рН

При анализе пива всегда измеряют и величину рН, ч то очень важно, так как все ферментативные процессы, а также процессы жизнидеятельности микроорганизмов существенно зависят от рН.

Стойкость пива

Стойкость пива - это способность его противостоять помутнению. Под стойкостью понимают время в сутках, в течение которого пиво остается прозрачным при температуре 20 ºС. Помутнения бывают биологическими и коллоидными. Первые вызваны развитием в пиве микроорганизмов, вторые - протеканием физико-химических превращений компонентов пива. Коллоидные помутнения бывают белковые, клейстерные, оксалатные, смоляные.

Помутнение пива сопровождается ухудшением его вкуса и пенистых свойств. Умеренное снижение прозрачности и вкуса относится к недостаткам пива. Если пиво вследствие сильного помутнения становится непригодным к употреблению, то такое состояние причисляют к категории болезней пива.

Способы повышения стойкости пива

К специальным способам повышения биологической стойкости пива относится пастеризация, обеспложивающая фильтрация, электро-физические методы обработки пива и использование консервантов.

Пастеризация пива

Для предотвращения развития в пиве микроорганизмов его подогревают до высокой температуры (63-74 ºС) и выдерживают некоторое время - пастеризуют. При пастеризации погибают вегетативные формы микроорганизмов.

Электрофизические способы повышения биологической стойкости

К электрофизическим способам относится воздействие на пиво электромагнитных полей высоких и сверхвысоких частот, импульсным электрическим полем, ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами, ультразвуком. Микроорганизмы при такой обработке уничтожаются в результате их необратимой поляризации. Электрофизические способы значительно повышают стойкость пива и практически не влияют на его качество, но они не получили широкого распространения.

Применение консервантов

Предотвратить развитие в пиве микроорганизмов можно путем добавления в него различных химических веществ - консервантов. Консерванты могут оказывать бактерицидное и фунгицидное (уничтожающее бактерии и грибы) или бактериостатическое и фунгистатическое (замедляющее рост и размножение бактерий и грибов) действие. Негативное воздействие консервантов на микроорганизмы может быть связано с нарушением ими нормальной функции клеточной стенки и цитоплазматической мембраны, а также с блокированием консервантами отдельных ферментов. Консерванты должны удовлетворять

Специальные способы повышения коллоидной стойкости пива

Химические способы

Для повышения коллоидной стойкости рекомендуется вносить в заторную воду формальдегид в количестве 250-400 мг/кг солода. Формальдегид выступает, вероятно, в качестве связующего звена при образовании белкво-дубильных комплексов и увеличивает стойкость пива до 7-8 месяцев.

Значительно снижается содержание в сусле антоцианогенов - наиболее мутеобразующей части полифенолов при добавлении в заторную воду перекиси водорода (10-50 г/т солода). Перекись водорода способствует окислению полифенолов. Образующиеся продукты легко вступают в реакцию с белками с образованием нерастворимых комплексов.

Снизить содержание белка позволет внесение в сусло или молодое пиво танина (галлотаниновой кислоты), который образует с белком нерастворимые комплексы. Рекомендуется использовать танин в количестве 5-10 г/гл пива.

Адсорбционные способы

Адсорбционные способы заключаются в удалении из пива мутеобразующих веществ путем адсорбции. В качестве адсорбентов используют природные или синтетические неорганические и органические вещества. Их разделяют на две группы: вещества, адсорбирующие преимущественно полипептиды, и вещества, адсорбирующие главным образом полифенолы.

Для удаления из пива полипептидов применяют преимущественно неорганические вещества - алюмосиликаты и препараты кремниевой кислоты - силикагели.

 

Возврат к списку